大數據時代，人類活動所涉及的大數據80%以上與地理信息有關，且呈現海量、多源、異構、動態的特點，傳統技術體制在信息查詢與整合中存在以下問題：對實體對象空間位置的標識不唯一，查詢檢索效率低；對實體對象的標識不統一，信息的整合與共享困難；對結構化與非結構化數據進行統一組織管理存在重大障礙。以上不足互相關聯、互相影響，極大制約了現有信息系統效能的發揮，方案提出基于北斗網格碼的信息查詢與整合方式，使得數據查詢效率更高，數據整合更便捷。
在對現有系統不推倒不重來及保護現有數據庫獨立性的基礎上，充分利用數據中的“空間位置”屬性，增加北斗網格編碼字段，作為ID對各種數據進行統一標識，并以其為紐帶構建對象內在的時空關聯關系，建立編碼動態索引，實現大數據統一組織與高效查詢。同時，利用網格編碼一維、整型、二進制的特點，實現時空大數據的計算、傳輸、分發、服務等應用的高效“編碼化操作”。
（1）統一標識
圖1 空間位置統一標識
（2）數據組織
圖2 數據組織與關聯
（3）檢索與分析
圖3 數據檢索與統計分析
（1）基于網格編碼的時空大數據快速整合和自動空間關聯；
（2）數據檢索由多維時空查詢簡化為一維數值匹配查詢，效率大幅提升；
（3）空間計算由經緯度浮點數運算轉化為基于二進制編碼的位運算，計算效率提升10倍左右。
空間管控問題是軍航、民航、通航以及無人機航空業界備受關注的問題。隨著飛行器數量越來越多，特別是隨著低空領域的開放，空管壓力越來越大。飛行器運動規律變化復雜，航路規劃的計算遇到瓶頸，傳統方法普遍以經緯度為基礎，通過解算三維曲線方程加安全裕度的方法，來實現對空間對象的航路規劃和管控，計算復雜度高，已無法適應飛行器快速增多的變化。方案基于北斗網格碼進行三維路徑的規劃，有效降低計算復雜度，使空間管控更加實時、高效。
用靜態立體網格承載三維空間信息，時間維作為變量，將空間內有無人機的網格標記為1，沒有的標記為0；在三維靜止空間中，根據無人機之間安全飛行距離和飛行時間變量，找到任意一條和現有運動目標靜止軌跡（時空軌跡）不相交的立體網格直線（曲線）區域，反向轉換成無人機在三維立體空間的運動狀態，即可規劃出任意動態的無人機飛行路徑，并能將飛行空域的利用率達到最大。
圖4 三維路徑規劃示意圖
圖5 計算復雜度對比
（1）將復雜的浮點運算問題變成一個空間網格的匹配問題，空間飛行規劃計算效率提升10倍以上；
（2）保持空間計算效率的平衡，算法復雜度呈線性變化，不隨空間對象的數量、分布及運動規律的變化而變化；
（3）空域利用率提升1倍以上；
（4）具有全空域性，支持整個地球空間的空間管控。
目前高精度位置服務，其基本模式是“先請求、后計算、再服務”。這種模式在實際應用中存在著一些明顯的不足和短板。主要表現在：
用戶端：
移動終端需要持續消耗流量，使用成本高；
需頻繁進行數據交換和運算，耗電量大，待機時間縮短。
服務端：
隨著用戶數的增加和精度的提高，后臺計算壓力增大，服務的實時性難以保證；
受通信帶寬的影響，同時服務的用戶數量受限。
將服務區域劃分成多個網格，解算每一網格的位置修正數并向外廣播。當用戶通過衛星導航系統獲得自己的經緯度位置后，會自動生成相應的北斗網格編碼，自動匹配并提取當前位置的修正數，從而實時獲得精確的位置信息。
圖6 空間區域網格化
采用北斗網格技術，將目前復雜的“先請求、后計算、再服務”的串行、有源服務模式，變為簡單的“接收+匹配”的并行、無源服務模式，用戶體驗明顯改善：
（1） 可同時服務的用戶量不受限制；
（2） 幾乎不產生流量，大大降低用戶的使用成本；
（3） 明顯降低用戶終端的功耗，提高待機時間；
（4） 極大緩解服務商的計算壓力與通信帶寬壓力；
（5） 后臺的計算與發播完全分離，信息單向傳輸，最大限度提高安全性。
現有導航應用軟件普遍以傳統的經緯度為基礎，在地理信息系統上疊加矢量道路網數據，實現為用戶導航的服務。如果沒有矢量網數據，或矢量網數據不全，則無法提供正常的服務。因此，如何在矢量道路數據缺失的情況下實現路徑規劃，就成為導航應用領域亟待解決的重大問題。
通過天基、空基和地基等多種遙感和測繪手段，獲取道路、地形、高程、坡度、植被、河流、草地、耕地、DEM（數據）、三維DTM（數字地面模型）、以及氣象水文等數據，形成目標區域的多圖層地理信息庫。在各圖層地理信息庫生成的同時，按GeoSOT規則將數據信息剖分成合適尺度的網格，并給每個網格賦予北斗網格編碼，對現有的地理信息庫同樣增加北斗網格編碼。根據多圖層數據，量化每一個空間網格對于規劃對象的可通過性，可將通過的網格標為1，不可通過的網格標為0，利用北斗網格碼的高效計算特性，快速得出該對象在目標區域可以通過的網格，進而規劃出合理的路線。
圖7 數據采集與組織
圖8 數據編碼
圖9 可通過性判別
（1） 實現在無路網信息情況下的路徑規劃；
（2） 優化路網信息不全情況下的路徑規劃。
